生物技术在粮油食品工程中的应用研究

孔祥娟

文安县市场监督管理局 河北省廊坊市

摘要：随着现代化社会的发展，生物技术作为推动粮油食品工程升级的核心动力，通过酶工程、发酵工程、基因工程等技术，有利于优化食品加工工艺，延长其保质期，为消费者提供更安全、优质的粮油食品，具有较强的应用价值。文章通过分析生物技术在粮油食品工程中的应用，包括食品研发、加工、保鲜、检测等环节，提出集成优化工艺参数、深度使用信息技术、完善技术监管体系等方案，由此推动粮油食品工程高质量发展，为保障粮食安全提供启示。

关键词：粮油食品工程；生物技术；食品检测；技术应用

1  引言

《关于深入推进优质粮食工程的意见》指出，深入推进优质粮食工程，是全面落实国家粮食安全战略，牢牢把住粮食安全主动权的内在要求；是构建新发展格局，加快粮食产业高质量发展的迫切需求；是全面实施乡村振兴战略，推动乡村产业发展的有效载体^[1]。现代生物技术通过整合多学科技术，如分子生物学、遗传学、代谢工程等，能够为粮油食品工程提供有力支持。因此，必须重视粮油食品工程，充分发挥生物技术应用优势，促进工程转型升级，进一步强化粮油食品品质及安全性，实现粮食产业可持续发展。

2  现代生物技术的主要类型

2.1 酶工程

现代生物技术中，酶工程通过对酶的特性进行改造、优化与应用，在粮油食品工程中，具有高效性、专业性与环保性等优势。酶作为生物体内的催化物质，其反应条件温和，相较于化学催化剂，催化效率更高且产物易分离；而酶工程通过改造酶结构、优化酶活性、提升酶稳定性等方式，进一步拓展了酶在粮油加工中的应用场景。在粮油原料处理环节中，酶工程应用广泛，比如利用淀粉酶实现淀粉定向分解，将玉米小麦中的淀粉，高效转化为小分子糖类，既有利于提高淀粉利用率，还可减少传统化学水解法的不良影响；油脂加工领域中，脂肪酶的应用，可有效改变传统油脂精炼工艺模式，依托酶法脱酸、酶法酯交换等技术，既降低加工能耗，又可保留油脂中的天然营养成分，避免高温加工破坏营养物质；蛋白质加工方面，基于蛋白酶，能够将大豆花生中的蛋白质分解为小分子肽与氨基酸，更易被人体消化吸收。

2.2 发酵工程

发酵工程又称为微生物工程，利用微生物代谢活动，通过优化培养条件、选育优良菌株等方式，由此实现粮油原料转化，并生产高附加值产品，在粮油食品工程中应用价值显著。粮油食品领域中，传统发酵技术已广泛应用，如酱油、醋、腐乳等传统发酵食品，而现代发酵工程通过融合基因工程、代谢工程等技术，可精准调控发酵过程，并定向改造菌株，有效强化发酵效率及产品品质。在粮油原料转化中，发酵工程可将玉米水稻等淀粉类原料，有机转化为酒精、有机酸等产品，作为食品工业中的溶剂或调味剂；在菌株选育方面，现代发酵工程依托基因编辑技术，能够有效改造微生物菌株，强化其对底物的利用率，增强目标产物合成能力，如选育高产淀粉酶菌株来加快谷物淀粉分解速度，进一步降低发酵时间及成本^[2]。另外，发酵工程通过利用微生物代谢产物，可开发功能性粮油食品，比如利用益生菌发酵大豆制备发酵豆奶，改善大豆风味，并增加产品益生菌含量，增强粮油食品营养价值。

2.3 基因工程

基因工程技术中，通过体外DNA重组技术，通过改造、拼接、转移生物体基因，由此定向改变生物体性状，为粮油食品工程品种改良提供技术支撑。在粮油作物培育中，基因工程打破了传统育种技术物种局限性，可快速培育具有优良性状的粮油作物新品种，比如将抗虫基因导入水稻玉米中，可增强品种虫害抵抗力，在生长中自主抵抗害虫侵害，进而减少化学农药使用量，降低农药残留；在提升粮油作物营养价值中，基因工程通过改造作物基因，有针对性地增加特定营养成分含量，如黄金大米通过导入合成β-胡萝卜素相关基因，促使大米富含β-胡萝卜素，在人体内转化为维生素A，由此增强大米营养价值；在粮油食品加工领域，基因工程可用于改良微生物菌株、酶性能，通过改造生产淀粉酶的微生物，可提升淀粉酶活性及稳定性，更好地适应高温、高酸环境，提高加工效率；在粮油食品检测中，基于基因探针检测技术，可快速、准确检测粮油食品转基因成分、病原菌及农药残留等，能够有效保障粮油食品质量安全。

3  生物技术在粮油食品工程的具体应用

3.1 食品研发

粮油食品工程中，生物技术能够为食品研发提供技术支撑，通过改良原料、升级产品功能，推动粮油食品向高品质、功能性升级。一是研发功能性粮油食品，依托生物技术，可定向改造或提取粮油原料成分，开发具有特定保健功能的产品。例如，通过运用酶工程技术，从大豆中提取大豆低聚糖、大豆异黄酮，前者可促进肠道双歧杆菌增殖，后者能够调节人体内分泌，将这些成分添加到豆奶等粮油食品中，可形成具有肠道保健、调节生理机能的功能性产品^[3]。二是研发发酵粮油食品，现代生物技术通过优化发酵菌株与工艺，可增强产品风味，增加其营养价值。比如，将益生菌与传统发酵菌株相结合，可研发新型发酵面制品，既改善面条口感与风味，又增加益生菌含量，满足消费者对健康食品的需求。另外，企业还可依托代谢组学等技术，深入分析发酵过程中微生物代谢产物，精准调控发酵条件，开发发酵粮油制品。

3.2 食品加工

粮油食品工程加工环节，通过运用现代生物技术，有利于优化升级加工工艺，提高加工效率，同时有效改善产品品质，并解决传统加工能耗高、污染大等问题。第一，谷物加工工程中，通过运用酶工程技术，在小麦制粉时添加戊聚糖酶，可有效分解小麦中的戊聚糖，降低面团黏度，进而改善面团加工性能，提升面粉烘焙品质；大米加工时，也可利用淀粉酶适度处理大米，生产免淘米、方便米饭等产品，通过酶法去除大米表面杂质与蜡质层，有效减少淘米过程的营养流失，方便米饭则通过酶解糊化大米淀粉部分，缩短蒸煮时间，满足消费者对快捷食品的需求。第二，油脂加工工程中，生物技术可应用于油脂提取、精炼与改性等环节，通过蛋白酶分解油料作物中的蛋白质，破坏其细胞壁结构，更高效地释放油脂，既提升油脂提取效率，又保留油脂中的天然活性成分。第三，在蛋白质加工工程中，生物技术的应用，可实现蛋白质的高效利用，比如利用蛋白酶将大豆分离蛋白水解为大豆肽，强化其溶解性，具有低致敏性、易消化吸收等特点，可用于生产婴幼儿配方食品。

3.3 食品保鲜

相较于传统化学保鲜技术，生物技术在粮油食品保鲜中的应用，具有更强的安全性与环保性，可有效延长粮油食品保质期，减少储存与运输损耗，确保粮油食品品质及其安全。首先是微生物保鲜技术，通过有益微生物及其代谢产物，可有效抑制粮油食品中有害微生物生长繁殖，为粮油食品保鲜提供有力支持。比如，在谷物储存中，通过接种乳酸菌、酵母菌等有益微生物，在生长过程中可产生有机酸、抗菌肽等，有效降低谷物储存环境pH值，进而抑制霉菌与细菌生长，避免谷物霉变。其次是酶保鲜技术，利用酶的催化作用，降解粮油食品中导致品质劣变的成分，或用于破坏有害微生物结构，由此达到保鲜目的。例如，在水果类粮油加工制品保鲜中，通过添加果胶酶，可分解产品中的果胶物质，避免出现分层或沉淀，确保产品稳定性；通过添加溶菌酶，可有效破坏细菌细胞壁，抑制细菌生长，进一步延长产品保质期。

3.4 食品检测

生物技术具有高特异性、高灵敏度、高效率等特点，在粮油食品检测中，可构建精准、快速的检测体系，为粮油食品质量安全监管提供技术支撑，有效维护消费者健康权益。其一，在转基因粮油食品检测中，利用基因工程检测技术，如聚合酶链式反应（PCR）技术、基因芯片技术等，可精准识别粮油食品转基因成分。比如，大豆玉米等粮油原料检测中，依托PCR技术，可精准检测大豆中的抗除草剂基因、玉米中的抗虫基因，确保转基因粮油食品合规性；而基因芯片技术可同时检测多种转基因成分，可用于大规模粮油食品样本筛查^[4]。其二，在有害微生物检测中，依托ATP生物发光检测技术、免疫层析技术等，可快速完成检测，提高有害微生物检测效率。以ATP生物发光检测技术为例，可精准检测微生物体内的三磷酸腺苷（ATP）含量，间接反映微生物数量，操作简便快捷。

4  生物技术在粮油食品工程的应用价值

粮油食品工程中，通过运用现代生物技术，有利于强化粮油食品营养价值，并降低食品生产成本，增强粮食产业经济效益，并保障粮油供应链稳定。一是强化营养机制，生物技术通过定向改造原料、优化加工工艺，有利于改善粮油产品品质，丰富食品营养价值，为消费者提供高品质、高营养食品。二是降低生产成本，粮油加工工程中，生物技术可替代高能耗、高污染工艺，减少高温脱溶等环节，大幅降低能耗，还可实现资源循环利用，进一步提升原料利用率，间接降低生产成本。三是保证供应链稳定，生物技术的运用，有利于延长粮油食品保质期，更好地缓解粮食供需压力。

5  生物技术在粮油食品工程的应用创新策略

5.1 集成优化工艺参数

为更好地发挥生物技术应用优势，强化粮油食品工程质量，应当集成优化工艺参数，加强对技术协同，确保生物技术与工程需求高度匹配。第一，企业应构建多技术协同机制，针对不同加工场景，实现工艺参数联动，如制备谷物功能性肽时，需同步优化酶解温度、酶用量、发酵菌株接种量等参数，并通过试验确定最优参数组合，有效提升整体工艺效率。第二，在使用生物技术时，应结合粮油原料特性，合理调整工艺参数，比如不同品种的小麦，其蛋白质含量、淀粉结构存在差异，企业应对应调整酶工程中的戊聚糖酶添加比例、作用时间等，确保工艺参数与原料特性高度契合，保障粮油产品品种稳定性。第三，生物技术应用过程中，企业应实时监测反应体系指标变化，根据监测结果，及时调整相关工艺参数，由此增强生物技术应用有效性。

5.2 深度使用信息技术

生物技术在粮油食品工程的应用中，应当深度使用信息技术，融合各种先进技术，如大数据、物联网技术等，充分发挥生物技术应用优势，并推动粮油食品工程转型升级。首先，企业应搭建大数据管理平台，高效收集粮油食品工程中生物技术应用数据，包括工艺参数、设备运行、产品品质等信息，依托大数据、云计算技术，深度挖掘数据关联规律，为生物技术改进提供有效依据。其次，企业应使用人工智能，创建AI模型模拟分析生物技术应用效果，增强技术应用精准性，由此改善整体应用效果^[5]。再次，企业应运用数字孪生技术，构建粮油食品工程虚拟仿真系统，数字化复刻生物技术加工生产线，模拟不同工艺参数下生产效果，为后续技术实际应用奠定基础。

5.3 完善技术监管体系

企业应当完善生物技术监管体系，更规范地应用生物技术，充分利用新技术、新工艺，促进粮油食品工程高质量发展。其一，针对不同类型生物技术，企业应明确规定技术操作标准，要求工作人员有序运用现代生物技术，既保障粮油食品工程质量，又为后续监管工作奠定基础，增强技术应用规范性。其二，企业应搭建生物技术应用监测平台，在生产车间关键环节中，部署动态监测设备，实时采集生物技术应用数据，如酶解反应温度、发酵体系pH值等，快速识别技术应用异常情况，由此强化技术应用稳定性。其三，企业应完善技术应用质量追溯体系，对于应用生物技术的粮油产品，应记录其关键信息，确保原料入库到产品出库的信息可追溯，便于后续明确问题根源，增强消费者对产品的信任度。

6  结束语

综上所述，现代生物技术包括酶工程、发酵工程、基因工程等，在粮油食品工程研发、加工、保鲜、检测等环节，具有较强的应用价值。文章通过分析生物技术在粮油食品工程中的应用，提出集成优化工艺参数、深度使用信息技术、完善技术监管体系等措施，更好地利用生物技术，保障粮食安全。

参考文献：

[1]刘言,朱龙佼,张文强,等.生物基纳米食品工程研究进展、挑战与前景[J/OL].生物技术通报,1-10[2025-10-31].

[2]葛玲.PCR技术在食品工程安全检测中的应用研究[J].现代食品,2025,(10):176-178.

[3]张文涛,李晓敏,李洪伟,等.ATP生物发光检测技术在食品工程中的应用研究[J].食品安全导刊,2025,(11):150-152.

[4]关璎瑞.现代生物技术在食品工程中的应用研究[J].中国食品工业,2024,(06):137-139.

[5]陈今朝,华晓曼.现代生物技术在食品工程中的应用探析[J].中国食品,2024,(06):96-98.

作者简介：孔祥娟 980年03月06日 女 河北省廊坊市文安县 汉 本科 助理工程师 文安县市场监督管理局 研究方向：食品工程

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